Русская версия English version

Определение зависимости аэродинамического сопротивления насыпной садки от величины порозности и скорости фильтрации

Г.А. Перевезенцев, В.А. Горбунов, О.Б. Колибаба

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 2, сс. 16—24

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Одним из эффективных способов интенсификации процессов теплообмена в насыпной садке является организация фильтрации газов через садку. Однако необходимо сопоставлять получаемый положительный эффект при уменьшении времени нагрева, а следовательно, и необходимого количества подводимой тепловой энергии, с сопротивлением насыпной садки, которое влияет на выбор оборудования. Существующие формулы для определения сопротивления слоя садки имеют ограничения к применению по ряду, как правило, структурных показателей. Таким образом, нахождение величины аэродинамического сопротивления насыпных садок различной структуры является важной задачей для определения количества энергии, затрачиваемой для организации процесса фильтрации.

Материалы и методы. Использованы данные, полученные в ходе экспериментального исследования процесса фильтрации флюида через пористую среду в диапазоне значений порозности. Для аппроксимации искомой зависимости использован метод нелинейного регрессионного анализа.

Результаты. На основе данных, полученных в ходе экспериментального исследования по сопротивлению насыпных садок с различной порозностью, выведена эмпирическая полиномиальная зависимость сопротивления насыпной садки от массового расхода флюида и величины порозности. Приведенное уравнение может быть использовано при изменении скорости фильтрации от 2 до 8 м/с и значений порозности от 0,345 до 0,888 независимо от структурных показателей слоя садки. Проведено математическое моделирование процесса фильтрации воздуха через садку при  замене реальной структуры фракталоподобной моделью.

Выводы. Полученные результаты позволяют оптимизировать режимные параметры работы оборудования в термических нагревательных печах, также представленная зависимость может быть использована для определения аэродинамического сопротивления насыпных садок, влияющего на выбор тягодутьевого оборудования при реконструкции печей. Достоверность полученных результатов определяется погрешностью проведенного эксперимента, составляющей не более 7 %.

Список литературы на русском языке: 

1. Бровкин Л.А., Гусев В.А. О краевых условиях в процессах сушки фильтрацией теплоносителя // Известия вузов. Энергетика. – 1983. – № 5. – С. 79–82.

2. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. – М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1962.

3. Леонтьев Н.Е. Основы теории фильтрации. – М.: Изд-во ЦПИ при механико-математическом факультете МГУ, 2009. – С. 24–29.

4. Санчес-Паленсия Э. Неоднородные среды и теория колебаний / пер. с англ. под ред. О.А. Олейник. – М.: Мир, 1984. – С. 176.

5. Бахвалов Н.С., Панасенко Г.П. Осреднение процессов в периодических средах. – М.: Наука, 1984. – С. 164–169.

6. Беляев А.Ю. Усреднение в задачах теории фильтрации. – М.: Наука, 2004. – С. 76–127.

7. Пористость // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 4 т. – СПб., 1907–1909.

8. Перевезенцев Г.А., Колибаба О.Б., Горбунов В.А. Экспериментальное исследование влияния дутья на температурное поле при нагреве пористой садки в термической печи // Тезисы докл. Междунар. науч.-техн. конф. «XVIII Бенардосовские чтения». Т. 2. – Иваново, 2015. – С. 213–216.

9. Перевезенцев Г.А. , Колибаба О.Б., Горбунов В.А. Экспериментальное исследование влияния фильтрации на температурное поле насыпной садки // Вестник ИГЭУ. – 2015. – № 5. – С. 37–41.

10. Равшанов Н., Курбонов Н.М. Компьютерное моделирование процесса фильтрации флюидов в пористых средах // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – 2015. – Т. 4, № 2. – С. 89–104.

11. Сухинов А.И., Григорян Л.А., Сухинов А.А. Математическое моделирование фильтрации двухфазной жидкости на основе модифицированного адаптивного метода минимальных поправок // Вестник Донского государственного технического университета. – 2016. – № 3(86). – С. 96–109.

12. Голубев Г.В. Математическое моделирование фильтрации в неоднородных трещиновато-пористых средах // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 4(3). – С. 725–727.

13. Дмитриев Н.М., Мамедов М.Т., Максимов В.М. Фильтрация с предельным градиентом в анизотропных средах. Теория и эксперимент // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 4(3). – С. 749–750.

 

Ключевые слова на русском языке: 
аэродинамическое сопротивление, порозность, насыпная садка, фрактал, математическое моделирование, фильтрация флюида
Ключевые слова на английском языке: 
aerodynamic resistance, porosity, bulk tank, fractal, mathematical modeling, fluid filtration
Количество скачиваний: 
15